JP3702838B2 - Spark plug and manufacturing method thereof - Google Patents
Spark plug and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP3702838B2 JP3702838B2 JP2001350443A JP2001350443A JP3702838B2 JP 3702838 B2 JP3702838 B2 JP 3702838B2 JP 2001350443 A JP2001350443 A JP 2001350443A JP 2001350443 A JP2001350443 A JP 2001350443A JP 3702838 B2 JP3702838 B2 JP 3702838B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ground electrode
- tip
- noble metal
- less
- metal tip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
- H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
- H01T13/39—Selection of materials for electrodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Spark Plugs (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中心電極および接地電極を放電ギャップを介して対向配置するとともに、接地電極における放電ギャップに面する部位に貴金属チップをレーザ溶接してなるスパークプラグおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のスパークプラグは、内燃機関の点火栓として用いられるが、排気浄化や希薄燃焼の観点より、放電ギャップに面する電極面にPt(白金)合金やIr(イリジウム)合金等の耐消耗性に優れた貴金属よりなる貴金属チップを設け、それによって、着火性や耐久性の向上を図っている。
【0003】
ここで、電極母材と貴金属チップとの接合性向上の策として、従来より、特開平11−233233号公報や特開平9−106880号公報に記載されているようなレーザ溶接を用いた手法が提案されている。
【0004】
前者公報は、電極母材の先端部を細径化し、この細径化された部分に貴金属チップをレーザ溶接するものであり、後者公報は、電極母材に貴金属チップを埋め込んでチップ周囲に電極母材の盛り上がった部分を形成し、この盛り上がり部とチップとをレーザ溶接するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者等の検討によれば、上記従来公報に記載の手法を用いた場合、中心電極と貴金属チップとの接合においては、実用レベルの接合性を確保できるが、接地電極と貴金属チップとの接合においては、接合部から剥離が生じ、最悪チップが脱落してしまうことがわかった。
【0006】
これは、スパークプラグの内燃機関への取付形態において、接地電極が中心電極に比べて燃焼室内に突出しているためであり、それによって、接地電極の方が中心電極よりも電極温度が高くなり、貴金属チップと電極母材との間すなわち溶融部にて発生する熱応力が大きくなるためである。
【0007】
そのため、貴金属チップを接地電極にレーザ溶接するにあたって、上記した従来手法以上に接合性を良好なものとする必要がある。ただし、貴金属チップと接地電極との接合性を向上させるにあたっては、当該接合性のみでなく着火性も考慮して検討していくことが必要である。
【0008】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、接地電極に貴金属チップをレーザ溶接して成るスパークプラグにおいて、着火性を適切に確保しつつ、接地電極と貴金属チップとの接合性を向上させることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の着火性の確保及び接合性の向上化について、鋭意検討を行った。まず、着火性については、貴金属チップは、その径が細いほど、また、接地電極からの突出長さが長いほど、放電ギャップにて発生する火炎核の成長を阻害しにくいことに着目し、火炎核の成長を阻害せずに良好な着火性を確保可能な貴金属チップの径および接地電極からの突出長さについて実験検討を行った。
【0010】
また、接地電極と貴金属チップとの接合性については、上記従来手法による貴金属チップのレーザ溶接構造を中心電極に適用した場合に、中心電極とチップとの溶融部に発生する熱応力(中心電極側熱応力)を基準として考えた。これは、上述したように、従来手法により発生する中心電極側熱応力のレベルであれば、実用レベルの電極母材とチップとの接合性を確保できるためである。
【0011】
そして、接地電極とチップとのレーザ溶接構造における溶融部の熱応力(接地電極側熱応力)が、上記中心電極側熱応力を超えないような接地電極とチップとのレーザ溶接構造を実現すれば、上記目的を達成することができると考えた。
【0012】
ここで、上記従来公報のスパークプラグにおいては、溶融部におけるチップの軸方向に沿った断面をみたとき、貴金属チップの側面と電極母材における貴金属チップの接合面とを結ぶ溶融部の外面が直線状となっている(図3参照)。このような溶融部形状に対して、溶融部を更に細いものとすれば、溶融部に発生する熱応力を小さくし、接地電極と貴金属チップとの接合性を向上させることができるのではないかと考えた。
【0013】
本発明は、上記したような着火性の確保及び接合性の向上化に関する検討に基づいてなされたものである。
【0014】
すなわち、請求項1に記載の発明においては、貴金属チップ(45)を、その一端側が接地電極(40)にレーザ溶接され、他端側の先端面の断面積が0.12mm2以上1.15mm2以下であって接地電極からの突出長さ(L)が0.3mm以上1.5mm以下とし、接地電極と貴金属チップとが溶け込み合った溶融部(47)において、貴金属チップの側面(45a)と接地電極における貴金属チップの接合面(43)とを結ぶ外面(47a)が、凹んだ曲面形状であり、0.1mm以上1.0mm以下の曲率半径(R)を有していることを特徴としている。
【0015】
上記した着火性と貴金属チップの径および接地電極からの突出長さとの関係に関する実験検討の結果、レーザ溶接された他端側の先端面の断面積が1.15mm2以下であって接地電極からの突出長さ(L)が0.3mm以上の貴金属チップであれば、火炎核の成長を阻害せずに良好な着火性を確保できることが実験的に確認できた。
【0016】
一方、貴金属チップにおいて、上記断面積が0.12mm2より細いと火花が集中して消耗性が悪化し、接地電極からの突出長さが1.5mmよりも長いとチップ先端の温度が大きく上昇し溶融しやすくなってしまう。このことから、貴金属チップを、本発明のような断面積および接地電極からの突出長さを有するものとすれば、着火性を適切に確保することができる。
【0017】
また、溶融部に発生する熱応力を小さくするために溶融部形状を検討した結果、貴金属チップ(45)の側面(45a)と接地電極(40)における貴金属チップの接合面(43)とを結ぶ溶融部(47)の外面(47a)が、曲率半径(R)を有して凹んだ曲面形状となるようにすれば、溶融部において接合に要する容積を確保しつつ、溶融部をできるだけ細いものにできると考えた。
【0018】
そして、実際に、上記形状をなす溶融部について解析したところ、当該溶融部に発生する熱応力は、従来手法により発生する中心電極側熱応力以下に抑制できることが確認できた。
【0019】
従って、以上のような検討結果に基づいてなされた本発明によれば、着火性を適切に確保しつつ、接地電極と貴金属チップとの接合性を向上させたスパークプラグを提供することができる。
【0020】
さらに、請求項1に記載の溶融部(47)における曲率半径(R)について、従来手法により発生する中心電極側熱応力を基準にして解析したところ、当該曲率半径が0.1mmより小であるか、1.0mmより大であると、溶融部に加わる熱応力が、上記中心電極側熱応力のレベルを超えやすくなってしまうことがわかった(図8(a)参照)。
【0021】
このことから、請求項1に記載の発明では、曲率半径(R)は、0.1mm以上1.0mm以下であることを特徴としている。この場合、実際に貴金属チップ(45)を接地電極(40)にレーザ溶接し、曲率半径(R)を小さくしようとすると、溶融部(47)の溶け込み深さ(d)が十分でなくなる(図8(b)参照)。
【0022】
そこで、実験および解析を行った結果、請求項2に記載の発明のように、曲率半径(R)を、貴金属チップ(45)の接地電極(40)と接している断面の最大幅をDとして、D/4以上3D/4以下の範囲とすることが、上記請求項1の発明の効果を発揮しつつ貴金属チップの接合性を確保するためには好ましい。
【0023】
また、請求項3〜請求項6の発明は、上記請求項1または請求項2に記載の貴金属チップの具体的構成を提供するものである。請求項3に記載の発明では、Irを主成分としRh、Pt、Ni、W、Pd、Ru、Osの少なくとも一つが添加された合金であることを特徴とする。
【0024】
より具体的には、請求項4に記載の発明のように、貴金属チップ(45)は、Irを主成分とし、50重量%以下のRh、50重量%以下のPt、40重量%以下のNi、30重量%以下のW、40重量%以下のPd、30重量%以下のRu、20重量%以下のOsの少なくとも一つが添加された合金であるものにすることができる。
【0025】
また、請求項5に記載の発明のように、貴金属チップ(45)は、貴金属チップ(45)は、Ptを主成分としIr、Ni、Rh、W、Pd、Ru、Osの少なくとも一つが添加された合金であるものであっても良い。
【0026】
より具体的には、請求項6に記載の発明のように、貴金属チップ(45)は、Ptを主成分とし、50重量%以下のIr、40重量%以下のNi、50重量%以下のRh、30重量%以下のW、40重量%以下のPd、30重量%以下のRu、20重量%以下のOsの少なくとも一つが添加された合金であるものにすることができる。
【0027】
上記した貴金属チップを採用することで、耐消耗性に優れた高融点組成を有する貴金属チップを実現することができ、将来の熱負荷の厳しいエンジンでも、十分に寿命を確保できる。そして、上記請求項1および請求項2の発明は、このような貴金属チップを採用した場合にも、適切に効果を発揮する。
【0028】
貴金属チップとして、このようなIr合金チップやPt合金チップを用いた場合、溶融部における貴金属チップの成分について解析した。その結果、請求項7に記載の発明のように、溶融部(47)における貴金属チップ(45)の成分が、35重量%以上80重量%以下であれば、溶融部に加わる熱応力を、基準となる上記中心電極側熱応力を越えないレベルに抑制できることがわかった。
【0029】
ここで言う溶融部における貴金属チップの成分比の定義は、以下のようである。溶融部内の任意の箇所において、50μm四方の領域を10箇所について成分分析を行い、その平均値とする。レーザ溶接では、実際は均一な成分比とはならず、多少ばらつきを持っているが、10箇所の平均値をとる方法によれば、全体を均一な組成とみなして良いことを、エンジン評価やベンチ評価で確認済みである。
【0032】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図1は本発明の実施形態に係るスパークプラグS1の全体構成を示す半断面図である。このスパークプラグS1は、自動車用エンジンの点火栓等に適用されるものであり、該エンジンの燃焼室を区画形成するエンジンヘッド(図示せず)に設けられたネジ穴に挿入されて固定されるようになっている。
【0034】
スパークプラグS1は、導電性の鉄鋼材料(例えば低炭素鋼等)等よりなる円筒形状の取付金具10を有しており、この取付金具10は、図示しないエンジンブロックに固定するための取付ネジ部11を備えている。取付金具10の内部には、アルミナセラミック(Al2O3)等からなる絶縁体20が固定されており、この絶縁体20の先端部21は、取付金具10の一端から露出するように設けられている。
【0035】
絶縁体20の軸孔22には中心電極30が固定されており、この中心電極30は取付金具10に対して絶縁保持されている。中心電極30は、例えば、内材がCu等の熱伝導性に優れた金属材料、外材がNi基合金等の耐熱性および耐食性に優れた金属材料により構成された円柱体で、図1に示すように、その先端面31が絶縁体20の先端部21から露出するように設けられている。
【0036】
一方、接地電極40は、例えば、Niを主成分とするNi基合金からなる角柱より構成されており、根元端部42にて取付金具10の一端に溶接により固定され、途中で略L字に曲げられて、先端部41の側面(以下、先端部側面という)43において中心電極30の先端面31と放電ギャップ50を介して対向している。
【0037】
ここで、図2に、スパークプラグS1における放電ギャップ50近傍の拡大構成を示す。上記のように放電ギャップ50を介して中心電極30の先端面31と接地電極40の先端部側面43とが対向して配置されており、これら中心及び接地電極30、40における放電ギャップ50に面する部位31、43には、貴金属チップ35、45がレーザ溶接により接合されている。
【0038】
すなわち、中心電極30の先端面31には、貴金属チップ(以下、中心電極側チップという)35が、また、接地電極40の先端部側面43には、貴金属チップ(以下、接地電極側チップという)45が、それぞれ溶接されている。これら両チップは円柱状であり、その一端面側が各電極30、40にレーザ溶接されている。そして、放電ギャップ50は、両チップ35、45の先端部間の空隙であり、例えば0.7mm程度である。
【0039】
これら両チップ35、45は、Pt、Pt合金、Ir、Ir合金等の貴金属よりなるものを採用することができる。例えば、Irを主成分としRh、Pt、Ni、W、Pd、Ru、Osの少なくとも一つが添加されたIr合金チップや、Ptを主成分としIr、Ni、Rh、W、Pd、Ru、Osの少なくとも一つが添加されたPt合金チップとすることができる。
【0040】
より具体的に、上記Ir合金チップとしては、Irを主成分とし、50重量%以下のRh、50重量%以下のPt、40重量%以下のNi、30重量%以下のW、40重量%以下のPd、30重量%以下のRu、20重量%以下のOsの少なくとも一つが添加された合金であるものにすることができる。
【0041】
また、上記Pt合金チップとしては、Ptを主成分とし、50重量%以下のIr、40重量%以下のNi、50重量%以下のRh、30重量%以下のW、40重量%以下のPd、30重量%以下のRu、20重量%以下のOsの少なくとも一つが添加された合金であるものにすることができる。
【0042】
本例では、両チップ35、45として、Irを主成分としてRh、Pt、Ru、PdおよびWのうちすくなくとも1種が添加された耐消耗性に優れた高融点のIr合金チップを採用している。
【0043】
また、これら両チップ35、45のうち中心電極側チップ35と中心電極30との溶接構造は、上記した従来公報に記載の手法により形成されたものを採用することができる。その断面構成を図3に概略的に示す。
【0044】
図3に示す様に、溶融部37におけるチップ35の軸方向に沿った断面をみたとき、チップ35の側面35aと中心電極30の先端面(電極母材における貴金属チップの接合面)31とを結ぶ溶融部37の外面37aが直線状となっている。
【0045】
一方、接地電極側チップ45と接地電極40との溶接構造において、本実施形態では、次のような独自の構成を有している。図4は、接地電極40側の溶接構造の概略断面構成を示す図である。
【0046】
一端側が接地電極40の先端部側面43にレーザ溶接された接地電極側チップ45は、他端側の先端面の断面積が0.12mm2以上1.15mm2以下であって且つ接地電極40の先端部側面43からの突出長さLが0.3mm以上1.5mm以下である。本例では、上記断面積範囲に対応して、直径Dが0.4mm以上1.2mm以下の円柱形状をなしている。
【0047】
そして、接地電極40とチップ45とが溶け込み合った溶融部(溶融固着層)47において、チップ45の側面45aと接地電極40の先端部側面(接地電極におけるチップの接合面)43とを結ぶ外面47aが、曲率半径Rを有して凹んだ曲面形状となっている。
【0048】
このような曲率半径Rを有する接地電極40側の溶融部47形状は、次のようにして形成することができる。図5は、接地電極側チップ45と接地電極40との溶接方法を概略断面にて示す説明図である。まず、接地電極側チップ45の一端面45bを、接地電極40に埋没させることなく接地電極40の先端部側面(接地電極の表面)43に接触させる(図5(a)〜(c))。
【0049】
続いて、当該先端部側面43から外方へ延びるチップ45の側面45aと当該先端部側面43とがなす角部49に対して、これらチップ45の側面45a及び当該先端部側面43とは斜めの方向(図中の白矢印方向)から、レーザ照射を行い、チップ45と接地電極40とを溶融させ、溶融部47を形成する(図5(d)、(e))。
【0050】
こうして、図4に示す溶融部47を介した接地電極側チップ45と接地電極40との溶接構造が適切に形成される。なお、例えば、この後、取付金具10に対して接地電極40を溶接固定し、絶縁体20にて被覆された中心電極30を取付金具10内に設置し、接地電極40を変形させる等により放電ギャップ50を形成することにより、図1に示すスパークプラグS1が製造される。
【0051】
次に、上記接地電極側チップ45におけるレーザ溶接された他端側の先端面の断面積が、0.12mm2以上1.15mm2以下であって且つ上記突出長さLが0.3mm以上1.5mm以下とした根拠について述べる。
【0052】
貴金属チップは、その径が細いほど、また、接地電極からの突出長さが長いほど、放電ギャップにて発生する火炎核の成長を阻害しにくいと考えられる。そのため、火炎核の成長を阻害せずに良好な着火性を確保可能な貴金属チップの直径および接地電極からの突出長さについて、次のような判定試験を行った。
【0053】
上記D、Lを種々変えたスパークプラグS1をエンジンに取り付け、判定方法は、アイドリング状態にある空燃比にて、空燃比を大きくしていき、2分間に点火ミスが2回以上発生する空燃比を限界値(着火限界空燃比)とした。評価エンジンは4気筒1.6リットル、エンジン回転数650rpmで実施した。
【0054】
なお、限定するものではないが、この判定試験における中心電極側チップ35としては、例えば、直径D’が0.4mm、中心電極30の先端面31からの突出長さL’が0.6mmである円柱体(図3参照)を用い、放電ギャップ50は0.7mmとした。
【0055】
この試験結果を図6に示す。着火限界空燃比は大きい方がそれだけ希薄燃焼可能であり、着火性が良くなることを意味する。図6からわかるように、接地電極側チップ45の直径Dが細くなるほど着火性は向上しているが、直径Dが1.3mmに太くなると大幅に着火性が低下している。
【0056】
また、接地電極側チップ45の突出長さLが大きいほど着火性は向上しているが、その向上の度合は0.3mm以上で略飽和している。従って、図6から、良好な着火性を確保可能な接地電極側チップ45としては、直径Dが1.2mm以下(上記断面積が1.15mm2以下に相当)であって接地電極からの突出長さLが0.3mm以上であることが必要なことがわかる。
【0057】
また、耐熱性・耐消耗性に優れた貴金属よりなる接地電極側チップ45といえども、上記直径Dが0.4mm(上記断面積が0.12mm2に相当)より細いと火花が集中して消耗性が悪化する。また、接地電極40からの突出長さLが1.5mmよりも長いと、チップ45の先端の温度が大きく上昇しチップ45が溶融しやすくなってしまう。
【0058】
これらのことから、本実施形態では、接地電極側チップ45を、レーザ溶接された他端側の先端面の断面積が0.12mm2以上1.15mm2以下(本例では直径Dが0.4mm以上1.2mm以下)であって且つ上記突出長さLが0.3mm以上1.5mm以下であるものとしている。それによって、適切に着火性を確保することができる。
【0059】
次に、接地電極40とチップ45とが溶け込み合った溶融部47において、チップ45の側面45aと接地電極40の先端部側面43とを結ぶ外面47aを、曲率半径Rを有して凹んだ曲面形状とした根拠について述べる。
【0060】
上記従来公報に記載の手法により、接地電極側チップと接地電極とをレーザ溶接した場合、その溶接構造は上記図3に示した中心電極30の場合と同様の構造となる。
【0061】
つまり、図7に示す様に、接地電極40においても、チップ45の側面45aと接地電極40の先端部側面43とを結ぶ溶融部47の外面47aが直線状となる。この場合、中心電極30よりも使用時の温度が高くなる接地電極40においては、接地電極40とチップ45との接合性は実用レベルを満足せず、使用時において接合部から剥離が生じ、最悪チップ45が脱落してしまう可能性が大きい。
【0062】
このような溶融部形状に対して、接地電極40側の溶融部47の形状を、上述した曲率半径Rを有して凹んだ曲面形状をなすものとすれば、当該溶融部47において接合に要する容積を確保しつつ、当該溶融部47をできるだけ細いものにできる。
【0063】
また、図7に示す様な従来形状では、チップ45と溶融部47との界面および溶融部47と接地電極40の先端部側面43との界面で、屈曲点が存在し、その箇所で強い熱応力が発生する。それに対して、図4に示す様に、溶融部47の外面47aを、上記曲面形状とすることにより、チップ47から溶融部47、接地電極40に渡る面が、なめらかな曲線で構成されるため、そのような応力集中が回避されると考えられる。
【0064】
従って、本実施形態によれば、当該溶融部47に発生する熱応力を小さくし、接地電極40とチップ45との接合性を向上させることができると言える。
【0065】
ここで、接地電極40側の溶融部47に発生する熱応力を、どの程度まで小さくするかという基準としては、例えば、上記従来手法によるレーザ溶接構造を中心電極に適用した構造にて発生する熱応力、すなわち、本実施形態のスパークプラグS1における中心電極30側の溶融部37に発生する熱応力(中心電極側熱応力)を採用することができる。
【0066】
これは、本スパークプラグS1においては、中心電極30側では、電極とチップとの接合性を実用レベルにて確保できているためである。そして、接地電極40側の溶融部47において、曲率半径Rを変えていったときの当該溶融部47に発生する熱応力(接地電極側熱応力)について、上記中心電極側熱応力を基準としてFEM(有限要素法)解析を行った。
【0067】
この溶融部の熱応力解析の結果を図8(a)に示す。ここで、中心電極側及び接地電極側の熱応力を求める場合、チップの直径D、D’を1.2mm、突出長さL、L’を1.0mmとし、溶融部37、47のチップ成分は35重量%とした。これは、接合性の点から最も厳しい仕様である。また、熱応力の発生部位としては、溶融部37、47における電極30、40寄りの部位とした。
【0068】
図8(a)では、曲率半径Rを変えていったときの接地電極側熱応力が、中心電極側熱応力レベルを1と規格化した値である応力レベル比として示されている。また、図8(a)中の「従来形状」は、上記図7に示す形状であり、中心電極30側の溶融部35と同一の溶融部形状であるにもかかわらず、発生する熱応力が大きい。これは、使用時において、接地電極40の温度(例えば900℃)が、中心電極30の温度(例えば800℃)よりも高いためである。
【0069】
そして、図8(a)において、応力レベル比が1以下となるような曲率半径Rであれば、接地電極40と接地電極側チップ45との接合性は、従来の溶融部形状に比して向上しており、実用レベルを確保できるといえる。つまり、接地電極40側の溶融部47における曲率半径Rは、0.1mm以上1.0mm以下が好ましい。
【0070】
なお、図8(a)によれば、当該曲率半径Rが0.1mmより小であるか、1.0mmより大であると、接地電極側熱応力が、中心電極側熱応力のレベルを超えている。これは、曲率半径Rが0.1mmより小であると溶融部形状が急峻となり熱応力が集中しやすく、また、曲率半径Rが1.0mmより大であると曲率半径Rが大きすぎて従来の溶融部形状との相違が小さくなり、曲率半径Rを付けたことのメリットが無くなるためと考えられる。
【0071】
以上のことから、本実施形態では、接地電極40側において、接地電極側チップ45の側面45aと接地電極40の先端部側面43とを結ぶ溶融部47の外面47aを、曲率半径Rを有して凹んだ曲面形状としている。そして、曲率半径Rは、0.1mm以上1.0mm以下が好ましい。
【0072】
さらに、図8(b)は、接地電極側チップ45の接地電極40と接している断面を示す図であるが、実際に、接地電極側チップ45を接地電極40にレーザ溶接する場合、曲率半径Rを小さくしようとすると、溶融部47の溶け込み深さdが十分でなくなる。
【0073】
接地電極側チップ45と接地電極40との接合性を確保するという点から、溶融部の溶け込み深さdは、D/4以上必要であることが実験的に確認されている。ここで、Dは、図8(b)に示すように、接地電極側チップ45の接地電極40と接している断面の最大幅であるが、本例では、円柱状である接地電極側チップ45の直径に相当する。
【0074】
しかし、溶け込み深さdを大きくしようとすると、溶接エネルギーが大きくなるため、図8(b)に示すナゲット幅Wが大きくなる。すると、曲率半径Rも大きくなってしまい、曲率半径Rを付けたことのメリットが小さくなる。一方、曲率半径Rを小さくしようとすると、ナゲット幅Wも小さくなり、上記溶け込み深さdも小さくなってしまい、接合性確保が困難になる。
【0075】
そこで、最低限必要な溶け込み深さdの値、すなわちd=D/4となるときの曲率半径Rが、接合性を確保するための下限値となる。本例の接地電極側チップ45のDは0.4mm以上1.2mm以下であるが、この範囲のDについてd=D/4となるときの曲率半径Rを実験的に求めると、R=D/4(D×1/4)となる。
【0076】
また、FEM解析の結果から、曲率半径Rを付けたことのメリットを発揮するためには、上記Dは3D/4(D×3/4)以下であることが好ましい。よって、上記曲率半径Rによる効果を発揮しつつ貴金属チップの接合性を確保するためには、接地電極側チップ45の接地電極40と接している断面の最大幅をDとして、D/4以上3D/4以下の範囲とすることが好ましい。
【0077】
また、本実施形態においては、接地電極側チップ45として、上記したPt、Pt合金、Ir、Ir合金等のチップを採用しているが、この場合、溶融部47におけるチップ45の成分が、35重量%以上80重量%以下であることが好ましい。
【0078】
このことは、次に述べる検討結果を根拠とするものである。溶融部47は、接地電極側チップ45と接地電極(Ni基合金)40とが溶け込みあったものであるが故、その溶融組成によっても、接合性が変わってくる。そこで、溶融部47における接地電極側チップ45の成分と熱応力との関係についてFEM解析を実施した。
【0079】
この解析結果の一例を図9に示す。図9は、接地電極側チップ45として上記Ir合金チップを採用した例であり、溶融部47中のIr合金成分比(重量%)と、上記応力レベル比(中心電極側熱応力を1としたときの接地電極側熱応力の値)との関係を示している。また、接地電極側熱応力は、上記図4中の溶融部47におけるa点(チップと溶融部との界面部)、b点(溶融部と接地電極との界面部)を求め、図9中、a点を黒丸プロット、b点を白丸プロットとして示してある。
【0080】
ここで、図9においても、中心電極側熱応力を基準としているが、この場合、両チップ35、45の直径D、D’及び、突出長さL、L’は同一寸法とした。また、中心電極30側の溶融部37のチップ成分は、中心電極30側において実用レベルの接合性を満足する下限値(本例では35重量%)とした。また、両チップ35、45の材質は、限定するものではないが、本例ではIrが90重量%、Rh10重量%のものとした。
【0081】
図9から、a点(チップと溶融部との界面部)側の熱応力を、基準となる中心電極側熱応力以下とするためには、35重量%以上が好ましく、また、b点(溶融部と接地電極との界面部)側の熱応力を、基準となる中心電極側熱応力以下とするためには、80重量%以下が好ましいことがわかる。
【0082】
なお、接地電極側チップ45は、接地電極40よりも放電ギャップ50側へ突き出ており、接地電極(電極母材)40よりも温度が高くなるため、チップ45と溶融部47との界面の方が、溶融部47と接地電極40との界面よりも、発生する熱応力が大きくなる。そのため、溶融部47のチップ成分比を調整するにあたっては、チップ45寄りの部位を中心に調整することが好ましいと考えられる。
【0083】
以上述べてきたように、本実施形態によれば、上記のように、接地電極側チップ45における寸法D、Lおよび溶融部47の形状が規定されたレーザ溶接構造を採用することにより、着火性を適切に確保しつつ、接地電極と貴金属チップとの接合性を向上させたスパークプラグを提供することができる。
【0084】
また、本実施形態によれば、上記図5に示した製造方法によって、本実施形態のレーザ溶接構造を適切に製造することができる。また、本製造方法によれば、上記従来公報に記載されているような、電極母材を加工して細径部を形成したり、電極母材に貴金属チップを埋め込んだりするといった手間がかからないので、簡便な製造方法とすることができる。
【0085】
(他の実施形態)
なお、本発明は、図10に示すような、中心電極30と火花ギャップすなわち放電ギャップ50を形成する主接地電極40に加え、絶縁体20の先端部21に対向している副接地電極40aを有するスパークプラグに対しても適用することができる。ここで、図10において、(a)は主接地電極40の側面方向から火花放電部を見た図であり、(b)は(a)のA矢視図である。
【0086】
図10に示すスパークプラグにおいて、主接地電極40およびこれにレーザ溶接された貴金属チップ45に対して、上記実施形態と同様の構成を採用すれば、着火性を適切に確保しつつ、接地電極と貴金属チップとの接合性を向上させるとともに、耐カーボン汚損性も確保したスパークプラグを提供することができる。
【0087】
また、上記実施形態における接地電極40の母材として、インコネル600(登録商標)などのNi基合金にAlを1.5重量%以上添加したものを用いると、高着火性を有し、かつ耐熱耐酸化性に優れたスパークプラグを提供することができる。
【0088】
また、耐熱耐酸化性を向上させるためには、図11(a)に示すように、内部に良熱伝導材としてのCu材40bを有し、このCu材40bをNi基合金からなる被覆材40cにて被覆してなる接地電極40としても良い。さらには、図11(b)に示すように、良熱伝導材を、Ni材40dを芯材としてCu材40bにて被覆した2層構造とし、これを被覆材40cにて被覆してなる接地電極40としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るスパークプラグの全体構成を示す半断面図である。
【図2】図1に示すスパークプラグにおける放電ギャップ近傍の拡大構成図である。
【図3】図1に示すスパークプラグにおける中心電極側のチップ溶接構造を示す概略断面図である。
【図4】図1に示すスパークプラグにおける接地電極側のチップ溶接構造を示す概略断面図である。
【図5】接地電極側チップと接地電極との溶接方法を示す説明図である。
【図6】接地電極側チップの形状と着火性との関係についての解析結果を示す図である。
【図7】接地電極側のチップ溶接構造における従来形状を示す概略断面図である。
【図8】(a)は、曲率半径Rを変えていったときの溶融部に発生する熱応力について
の解析結果を示す図であり、(b)は、溶融部の溶け込み深さdとナゲット幅W
を表すために、貴金属チップの接地電極と接している断面を示す図である。
【図9】溶融部におけるIr合金チップの成分と熱応力との関係についての解析結果を
示す図である。
【図10】主接地電極と副接地電極とを備えた本発明の他の実施形態としてのスパークプ
ラグの要部を示す図である。
【図11】複数の層構造からなる接地電極を備えた本発明の他の実施形態としてのスパー
クプラグの要部を示す概略断面図である。
【符号の説明】
30…中心電極、40…接地電極、43…接地電極の先端部側面、
45…接地電極側チップ、45a…接地電極側チップの側面、
45b…接地電極側チップの一端面、47…接地電極側の溶融部、
47a…接地電極側チップの側面と接地電極の先端部側面とを結ぶ溶融部の外面、50…放電ギャップ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spark plug in which a center electrode and a ground electrode are arranged to face each other via a discharge gap, and a noble metal tip is laser-welded to a portion of the ground electrode facing the discharge gap, and a method for manufacturing the spark plug.
[0002]
[Prior art]
This type of spark plug is used as an ignition plug for an internal combustion engine, but from the viewpoint of exhaust purification and lean combustion, wear resistance such as Pt (platinum) alloy or Ir (iridium) alloy on the electrode surface facing the discharge gap. A noble metal tip made of an excellent noble metal is provided, thereby improving ignitability and durability.
[0003]
Here, as a measure for improving the bondability between the electrode base material and the noble metal tip, conventionally, there has been a technique using laser welding as described in JP-A-11-233233 and JP-A-9-106880. Proposed.
[0004]
In the former publication, the tip of the electrode base material is thinned, and a noble metal tip is laser welded to the thinned portion. In the latter publication, a noble metal tip is embedded in the electrode base material and an electrode is placed around the tip. A raised portion of the base material is formed, and this raised portion and the tip are laser welded.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the study by the present inventors, when the technique described in the above-mentioned conventional publication is used, in the joining between the center electrode and the noble metal tip, it is possible to ensure a practical level of connectivity, but the ground electrode and the noble metal tip. It was found that in the joining, peeling occurred from the joining portion and the worst chip dropped off.
[0006]
This is because the ground electrode protrudes into the combustion chamber as compared with the center electrode in the form of attachment of the spark plug to the internal combustion engine, whereby the ground electrode has a higher electrode temperature than the center electrode, This is because the thermal stress generated between the noble metal tip and the electrode base material, that is, in the melted portion, is increased.
[0007]
For this reason, when laser welding the noble metal tip to the ground electrode, it is necessary to make the bondability better than the conventional method described above. However, in order to improve the bondability between the noble metal tip and the ground electrode, it is necessary to consider not only the bondability but also the ignitability.
[0008]
Therefore, in view of the above problems, the present invention aims to improve the bondability between the ground electrode and the noble metal tip while appropriately ensuring the ignitability in the spark plug formed by laser welding the noble metal tip to the ground electrode. To do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have conducted intensive studies on ensuring the above ignitability and improving the bondability. First, with regard to ignitability, focusing on the fact that the precious metal tip has a smaller diameter and a longer protrusion length from the ground electrode, the more difficult it is to inhibit the growth of flame nuclei generated in the discharge gap. An experimental study was conducted on the diameter of the noble metal tip and the protruding length from the ground electrode, which can ensure good ignitability without hindering the growth of the nucleus.
[0010]
In addition, regarding the bondability between the ground electrode and the noble metal tip, when the laser welding structure of the noble metal tip according to the conventional method described above is applied to the center electrode, the thermal stress generated at the melted portion between the center electrode and the tip (on the center electrode side) The thermal stress was considered as a standard. This is because, as described above, if the level of the central electrode side thermal stress generated by the conventional method is used, the bondability between the electrode base material and the chip at a practical level can be secured.
[0011]
If the laser welding structure between the ground electrode and the tip is realized so that the thermal stress of the melted portion (ground electrode side thermal stress) in the laser welding structure between the ground electrode and the tip does not exceed the center electrode side thermal stress. I thought that the above-mentioned purpose could be achieved.
[0012]
Here, in the spark plug of the above-mentioned conventional publication, when the cross section along the axial direction of the tip in the melted portion is viewed, the outer surface of the melted portion connecting the side surface of the noble metal tip and the joint surface of the noble metal tip in the electrode base material is a straight line. (See FIG. 3). If the melted part is made thinner than such a melted part shape, the thermal stress generated in the melted part can be reduced and the bondability between the ground electrode and the noble metal tip can be improved. Thought.
[0013]
The present invention has been made on the basis of the above-described studies on ensuring ignitability and improving bondability.
[0014]
That is, in the invention described in
[0015]
As a result of an experimental study on the relationship between the above-described ignitability, the diameter of the noble metal tip and the protruding length from the ground electrode, the cross-sectional area of the laser-welded tip surface on the other end side is 1.15 mm. 2 It has been confirmed experimentally that a good ignitability can be secured without hindering the growth of the flame kernel if the noble metal tip has a protrusion length (L) from the ground electrode of 0.3 mm or more.
[0016]
On the other hand, in the noble metal tip, the cross-sectional area is 0.12 mm. 2 If it is thinner, the sparks are concentrated and the wearability is deteriorated, and if the protrusion length from the ground electrode is longer than 1.5 mm, the temperature at the tip of the chip is greatly increased and it becomes easy to melt. Therefore, if the noble metal tip has a cross-sectional area and a protruding length from the ground electrode as in the present invention, the ignitability can be appropriately ensured.
[0017]
Further, as a result of studying the shape of the melted portion in order to reduce the thermal stress generated in the melted portion, the side surface (45a) of the noble metal tip (45) and the joint surface (43) of the noble metal tip in the ground electrode (40) are connected. If the outer surface (47a) of the melted part (47) has a curved surface shape with a radius of curvature (R), the melted part is as thin as possible while securing the volume required for joining in the melted part. I thought it was possible.
[0018]
And when it actually analyzed about the fusion | melting part which makes the said shape, it has confirmed that the thermal stress which generate | occur | produces in the said fusion | melting part can be suppressed below to the central electrode side thermal stress which generate | occur | produces by the conventional method.
[0019]
Therefore, according to the present invention made on the basis of the above examination results, it is possible to provide a spark plug in which the joining property between the ground electrode and the noble metal tip is improved while appropriately ensuring the ignitability.
[0020]
Furthermore, when the curvature radius (R) in the melted part (47) according to
[0021]
From this, The invention according to
[0022]
Therefore, as a result of experiments and analysis, the radius of curvature (R) is set to D as the maximum width of the cross section in contact with the ground electrode (40) of the noble metal tip (45) as in the invention described in
[0023]
The inventions according to claims 3 to 6 provide a specific configuration of the noble metal tip according to
[0024]
More specifically, as in the invention described in claim 4, the noble metal tip (45) is mainly composed of Ir, 50% by weight Rh, 50% by weight Pt, 40% by weight Ni or less. , 30 wt% or less of W, 40 wt% or less of Pd, 30 wt% or less of Ru, and 20 wt% or less of Os.
[0025]
Further, as in the invention described in claim 5, the noble metal tip (45) is such that the noble metal tip (45) contains Pt as a main component and at least one of Ir, Ni, Rh, W, Pd, Ru, and Os is added. It may be an alloy that has been made.
[0026]
More specifically, as in the invention described in claim 6, the noble metal tip (45) is mainly composed of Pt, 50 wt% or less of Ir, 40 wt% or less of Ni, and 50 wt% or less of Rh. , 30 wt% or less of W, 40 wt% or less of Pd, 30 wt% or less of Ru, and 20 wt% or less of Os.
[0027]
By employing the above-described noble metal tip, a noble metal tip having a high melting point composition with excellent wear resistance can be realized, and a sufficient life can be secured even in an engine with a severe heat load in the future. Further, the inventions of the first and second aspects of the invention appropriately exhibit effects even when such a noble metal tip is employed.
[0028]
When such an Ir alloy tip or a Pt alloy tip was used as the noble metal tip, the components of the noble metal tip in the melting part were analyzed. As a result, as in the invention described in claim 7, if the component of the noble metal tip (45) in the melted part (47) is 35 wt% or more and 80 wt% or less, the thermal stress applied to the melted part is determined as a reference. It was found that the above-mentioned center electrode side thermal stress can be suppressed to a level not exceeding.
[0029]
The definition of the component ratio of the noble metal tip in the molten part here is as follows. Component analysis is performed on 10 areas of a 50 μm square area at an arbitrary position in the melting portion, and the average value is obtained. In laser welding, the component ratio is not actually uniform and varies somewhat. However, according to the method of taking the average value at 10 locations, the entire composition can be regarded as a uniform composition. Confirmed by evaluation.
[0032]
In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments shown in the drawings will be described below. FIG. 1 is a half sectional view showing the overall configuration of a spark plug S1 according to an embodiment of the present invention. This spark plug S1 is applied to a spark plug of an automobile engine, and is inserted and fixed in a screw hole provided in an engine head (not shown) that defines a combustion chamber of the engine. It is like that.
[0034]
The spark plug S1 has a cylindrical mounting
[0035]
A
[0036]
On the other hand, the
[0037]
Here, FIG. 2 shows an enlarged configuration near the
[0038]
That is, a noble metal tip (hereinafter referred to as a center electrode side tip) 35 is provided on the
[0039]
These
[0040]
More specifically, the Ir alloy chip includes Ir as a main component, 50% by weight Rh, 50% by weight Pt, 40% by weight Ni, 30% by weight W, 40% by weight or less. Pd, 30 wt% or less of Ru, and 20 wt% or less of Os can be added to the alloy.
[0041]
The Pt alloy chip includes Pt as a main component, 50 wt% or less of Ir, 40 wt% or less of Ni, 50 wt% or less of Rh, 30 wt% or less of W, 40 wt% or less of Pd, It may be an alloy to which at least one of 30 wt% or less of Ru and 20 wt% or less of Os is added.
[0042]
In this example, as both
[0043]
Moreover, the welding structure of the center electrode side chip |
[0044]
As shown in FIG. 3, when the cross section along the axial direction of the
[0045]
On the other hand, the welding structure of the ground
[0046]
The ground
[0047]
The outer surface connecting the
[0048]
The shape of the melted
[0049]
Subsequently, the
[0050]
In this way, a welded structure between the ground
[0051]
Next, the cross-sectional area of the tip surface on the other end side laser-welded in the ground
[0052]
It is considered that the noble metal tip is less likely to inhibit the growth of flame nuclei generated in the discharge gap as the diameter thereof is thinner and the protrusion length from the ground electrode is longer. Therefore, the following judgment test was performed on the diameter of the noble metal tip and the protruding length from the ground electrode that can ensure good ignitability without inhibiting the growth of the flame kernel.
[0053]
The spark plug S1 with various D and L changes is attached to the engine, and the determination method is to increase the air-fuel ratio at the idling air-fuel ratio and to generate an ignition error twice or more in 2 minutes. Was defined as a limit value (ignition limit air-fuel ratio). The evaluation engine was a 4-cylinder 1.6 liter engine with an engine speed of 650 rpm.
[0054]
Although not limited, as the center
[0055]
The test results are shown in FIG. A larger ignition limit air-fuel ratio means that more lean combustion is possible and ignitability is improved. As can be seen from FIG. 6, the ignitability is improved as the diameter D of the ground
[0056]
In addition, the ignitability is improved as the protruding length L of the ground
[0057]
Moreover, even with the ground
[0058]
For these reasons, in the present embodiment, the ground
[0059]
Next, in the melted
[0060]
When the ground electrode side tip and the ground electrode are laser welded by the method described in the above-mentioned conventional publication, the welded structure is the same as that of the
[0061]
That is, as shown in FIG. 7, also in the
[0062]
If the shape of the melted
[0063]
Further, in the conventional shape as shown in FIG. 7, bending points exist at the interface between the
[0064]
Therefore, according to the present embodiment, it can be said that the thermal stress generated in the
[0065]
Here, as a standard of how much the thermal stress generated in the melted
[0066]
This is because, in the spark plug S1, the bondability between the electrode and the chip can be ensured at a practical level on the
[0067]
The result of thermal stress analysis of this melted part is shown in FIG. Here, when obtaining the thermal stresses on the center electrode side and the ground electrode side, the tip diameters D and D ′ are 1.2 mm, the protruding lengths L and L ′ are 1.0 mm, and the tip components of the
[0068]
In FIG. 8A, the ground electrode side thermal stress when the radius of curvature R is changed is shown as a stress level ratio which is a value obtained by normalizing the center electrode side thermal stress level to 1. In addition, the “conventional shape” in FIG. 8A is the shape shown in FIG. 7, and the generated thermal stress is the same as the melted part shape of the melted
[0069]
In FIG. 8A, if the radius of curvature R is such that the stress level ratio is 1 or less, the bondability between the
[0070]
According to FIG. 8A, when the curvature radius R is smaller than 0.1 mm or larger than 1.0 mm, the ground electrode side thermal stress exceeds the level of the center electrode side thermal stress. ing. This is because if the radius of curvature R is smaller than 0.1 mm, the shape of the melted portion becomes steep and thermal stress tends to concentrate, and if the radius of curvature R is larger than 1.0 mm, the radius of curvature R is too large. This is probably because the difference from the shape of the melted portion becomes smaller and the merit of having the curvature radius R is lost.
[0071]
From the above, in the present embodiment, on the
[0072]
Further, FIG. 8B is a diagram showing a cross section of the ground
[0073]
It has been experimentally confirmed that the penetration depth d of the melted portion is required to be D / 4 or more from the viewpoint of securing the bondability between the ground
[0074]
However, if the penetration depth d is increased, the welding energy increases, and the nugget width W shown in FIG. 8B increases. Then, the curvature radius R also becomes large, and the merit of attaching the curvature radius R becomes small. On the other hand, if the radius of curvature R is to be reduced, the nugget width W is also reduced, and the penetration depth d is also reduced, making it difficult to secure the bondability.
[0075]
Therefore, the value of the minimum required penetration depth d, that is, the radius of curvature R when d = D / 4 is the lower limit value for securing the bondability. D of the ground
[0076]
Further, from the result of FEM analysis, in order to exhibit the merit of adding the radius of curvature R, the D is preferably 3D / 4 (D × 3/4) or less. Therefore, in order to ensure the bondability of the noble metal tip while exhibiting the effect of the curvature radius R, the maximum width of the cross section in contact with the
[0077]
In the present embodiment, the tip of the above-described Pt, Pt alloy, Ir, Ir alloy or the like is adopted as the ground
[0078]
This is based on the examination results described below. The melted
[0079]
An example of the analysis result is shown in FIG. FIG. 9 is an example in which the Ir alloy tip is adopted as the ground
[0080]
Here, in FIG. 9 as well, the center electrode side thermal stress is used as a reference. In this case, the diameters D and D ′ and the projecting lengths L and L ′ of both the
[0081]
From FIG. 9, in order to set the thermal stress at the point a (interface between the chip and the melted portion) side to be equal to or lower than the reference central electrode side thermal stress, 35% by weight or more is preferable, and the point b (melted point) It can be seen that 80% by weight or less is preferable in order to set the thermal stress on the side of the interface between the part and the ground electrode to the reference center electrode side thermal stress or less.
[0082]
The ground
[0083]
As described above, according to the present embodiment, as described above, by adopting the laser welding structure in which the dimensions D and L of the ground
[0084]
Moreover, according to this embodiment, the laser welding structure of this embodiment can be manufactured appropriately by the manufacturing method shown in FIG. In addition, according to the present manufacturing method, as described in the above-mentioned conventional publication, it is not necessary to process the electrode base material to form a small diameter portion or to embed a noble metal tip in the electrode base material. It can be set as a simple manufacturing method.
[0085]
(Other embodiments)
In addition to the
[0086]
In the spark plug shown in FIG. 10, if the same configuration as the above embodiment is adopted for the
[0087]
In addition, when the base material of the
[0088]
Further, in order to improve the heat resistance and oxidation resistance, as shown in FIG. 11 (a), a
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a half sectional view showing an overall configuration of a spark plug according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged configuration diagram in the vicinity of a discharge gap in the spark plug shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a tip welding structure on the center electrode side in the spark plug shown in FIG. 1;
4 is a schematic cross-sectional view showing a tip welding structure on the ground electrode side in the spark plug shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is an explanatory view showing a welding method between a ground electrode side tip and a ground electrode.
FIG. 6 is a diagram showing an analysis result on the relationship between the shape of the ground electrode side tip and the ignitability.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a conventional shape in a tip welding structure on the ground electrode side.
FIG. 8A shows the thermal stress generated in the melted portion when the radius of curvature R is changed.
(B) shows the penetration depth d and the nugget width W of the melted part.
FIG. 3 is a diagram showing a cross section in contact with a ground electrode of a noble metal tip in order to represent
FIG. 9 shows the analysis result of the relationship between the composition of the Ir alloy chip and the thermal stress in the molten part.
FIG.
FIG. 10 shows a spark lamp as another embodiment of the present invention having a main ground electrode and a sub-ground electrode.
It is a figure which shows the principal part of a lug.
FIG. 11 shows a spar as another embodiment of the present invention having a ground electrode having a plurality of layer structures.
It is a schematic sectional drawing which shows the principal part of a cuprag.
[Explanation of symbols]
30 ... Center electrode, 40 ... Ground electrode, 43 ... Side surface of the tip of the ground electrode,
45: Ground electrode side chip, 45a: Side surface of ground electrode side chip,
45b ... one end surface of the ground electrode side chip, 47 ... a melting part on the ground electrode side,
47a: the outer surface of the fusion part connecting the side surface of the ground electrode side tip and the side surface of the tip of the ground electrode, 50: discharge gap
Claims (7)
前記接地電極における前記放電ギャップに面する部位(43)にレーザ溶接された貴金属チップ(45)とを備えるスパークプラグにおいて、
前記貴金属チップは、その一端側が前記接地電極にレーザ溶接され、他端側の先端面の断面積が0.12mm2以上1.15mm2以下であって前記接地電極からの突出長さ(L)が0.3mm以上1.5mm以下であり、
前記接地電極と前記貴金属チップとが溶け込み合った溶融部(47)において、前記貴金属チップの側面(45a)と前記接地電極における前記貴金属チップの接合面(43)とを結ぶ外面(47a)が、凹んだ曲面形状であり、0.1mm以上1.0mm以下の曲率半径(R)を有していることを特徴とするスパークプラグ。A center electrode (30) and a ground electrode (40) arranged opposite to each other via a discharge gap (50);
In a spark plug comprising a noble metal tip (45) laser welded to a portion (43) facing the discharge gap in the ground electrode,
The noble metal tip has one end side of the laser-welded to the ground electrode, the sectional area of the distal end surface of the other end side 0.12 mm 2 or more 1.15 mm 2 or less was in projection length from said ground electrode (L) Is 0.3 mm or more and 1.5 mm or less,
In the melting part (47) in which the ground electrode and the noble metal tip are melted together, an outer surface (47a) connecting the side surface (45a) of the noble metal tip and the joint surface (43) of the noble metal tip in the ground electrode, A spark plug having a concave curved shape and having a radius of curvature (R) of 0.1 mm to 1.0 mm .
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001350443A JP3702838B2 (en) | 2001-02-08 | 2001-11-15 | Spark plug and manufacturing method thereof |
US10/058,430 US6831397B2 (en) | 2001-02-08 | 2002-01-30 | Spark plug and a method of producing the same |
FR0201331A FR2820551B1 (en) | 2001-02-08 | 2002-02-05 | IGNITION CANDLE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
DE10205075A DE10205075B4 (en) | 2001-02-08 | 2002-02-07 | spark plug |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001-32474 | 2001-02-08 | ||
JP2001032474 | 2001-02-08 | ||
JP2001350443A JP3702838B2 (en) | 2001-02-08 | 2001-11-15 | Spark plug and manufacturing method thereof |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005160936A Division JP2005294272A (en) | 2001-02-08 | 2005-06-01 | Manufacturing method of spark plug |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002313524A JP2002313524A (en) | 2002-10-25 |
JP3702838B2 true JP3702838B2 (en) | 2005-10-05 |
Family
ID=26609132
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001350443A Expired - Lifetime JP3702838B2 (en) | 2001-02-08 | 2001-11-15 | Spark plug and manufacturing method thereof |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6831397B2 (en) |
JP (1) | JP3702838B2 (en) |
DE (1) | DE10205075B4 (en) |
FR (1) | FR2820551B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010038467A1 (en) | 2008-10-01 | 2010-04-08 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
US10186845B2 (en) | 2014-06-03 | 2019-01-22 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Electrode tip for spark plug, and spark plug |
Families Citing this family (45)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4051264B2 (en) * | 2002-11-01 | 2008-02-20 | 日本特殊陶業株式会社 | Manufacturing method of spark plug |
DE10252736B4 (en) * | 2002-11-13 | 2004-09-23 | Robert Bosch Gmbh | spark plug |
WO2004105204A1 (en) * | 2003-03-25 | 2004-12-02 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug |
JP4402046B2 (en) * | 2003-05-28 | 2010-01-20 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
JP4123117B2 (en) | 2003-09-17 | 2008-07-23 | 株式会社デンソー | Spark plug |
US7615915B2 (en) | 2003-09-26 | 2009-11-10 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug |
US7291961B2 (en) * | 2003-09-27 | 2007-11-06 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug having a specific structure of noble metal tip on ground electrode |
JP4524415B2 (en) * | 2003-09-27 | 2010-08-18 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
EP1686666B1 (en) * | 2003-11-21 | 2018-09-26 | NGK Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug manufacturing method |
JP4840839B2 (en) * | 2003-12-19 | 2011-12-21 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
JP4562030B2 (en) * | 2003-12-19 | 2010-10-13 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
DE602004006478T2 (en) | 2003-12-19 | 2008-01-24 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | spark plug |
US7230370B2 (en) * | 2003-12-19 | 2007-06-12 | Ngk Spark Plug Co, Ltd. | Spark plug |
JP2005183189A (en) * | 2003-12-19 | 2005-07-07 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Spark plug |
JP2006049206A (en) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Denso Corp | Spark plug for internal combustion engine |
JP2006085941A (en) * | 2004-09-14 | 2006-03-30 | Denso Corp | Spark plug for internal combustion engine |
JP2006114476A (en) | 2004-09-14 | 2006-04-27 | Denso Corp | Spark plug for internal combustion engine |
JP4944433B2 (en) * | 2004-12-28 | 2012-05-30 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
JP4761385B2 (en) * | 2005-10-11 | 2011-08-31 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
CN102122799B (en) * | 2005-10-11 | 2012-07-25 | 日本特殊陶业株式会社 | Spark plug and method for producing spark plug |
US7557495B2 (en) | 2005-11-08 | 2009-07-07 | Paul Tinwell | Spark plug having precious metal pad attached to ground electrode and method of making same |
JP4674696B2 (en) | 2007-04-03 | 2011-04-20 | 日本特殊陶業株式会社 | Manufacturing method of spark plug |
US8115372B2 (en) * | 2007-08-01 | 2012-02-14 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug for internal combustion engine and method of manufacturing the same |
EP2211433B1 (en) * | 2007-11-15 | 2019-01-16 | NGK Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug |
JP4426614B2 (en) | 2007-11-30 | 2010-03-03 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug for internal combustion engine |
US8106572B2 (en) | 2007-12-20 | 2012-01-31 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug and process for producing the spark plug |
US20090302732A1 (en) * | 2008-03-07 | 2009-12-10 | Lykowski James D | Alloys for spark ignition device electrode spark surfaces |
JP5396092B2 (en) * | 2009-01-29 | 2014-01-22 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
JP4928596B2 (en) * | 2009-12-04 | 2012-05-09 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug and manufacturing method thereof |
KR20130018838A (en) * | 2010-04-02 | 2013-02-25 | 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤 | Spark plug |
CN102918728B (en) | 2010-06-02 | 2014-08-06 | 日本特殊陶业株式会社 | Spark plug |
DE112011103796B4 (en) | 2010-11-17 | 2019-10-31 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | spark plug |
JP5835704B2 (en) * | 2011-08-03 | 2015-12-24 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
JP5216131B2 (en) | 2011-12-08 | 2013-06-19 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
US9028289B2 (en) * | 2011-12-13 | 2015-05-12 | Federal-Mogul Ignition Company | Electron beam welded electrode for industrial spark plugs |
JP5942473B2 (en) * | 2012-02-28 | 2016-06-29 | 株式会社デンソー | Spark plug for internal combustion engine and method for manufacturing the same |
JP6016721B2 (en) * | 2013-06-28 | 2016-10-26 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
JP5868357B2 (en) * | 2013-08-07 | 2016-02-24 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
JP5938392B2 (en) * | 2013-12-26 | 2016-06-22 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
JP5986592B2 (en) * | 2014-01-24 | 2016-09-06 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
JP5956513B2 (en) | 2014-06-30 | 2016-07-27 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
JP5956514B2 (en) * | 2014-06-30 | 2016-07-27 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
JP6170526B2 (en) * | 2015-07-22 | 2017-07-26 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
US10063037B2 (en) | 2016-01-13 | 2018-08-28 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug |
JP7121081B2 (en) * | 2020-08-19 | 2022-08-17 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5236237A (en) | 1975-09-16 | 1977-03-19 | Shinkosumosu Denki Kk | Electric spark plug for automotive internal combustion engine |
US4109633A (en) | 1975-09-16 | 1978-08-29 | New Cosmos Electric Company Limited | Spark-plug for automobile internal combustion engine |
US4700103A (en) * | 1984-08-07 | 1987-10-13 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug and its electrode configuration |
JPS62226592A (en) * | 1986-03-28 | 1987-10-05 | 日本特殊陶業株式会社 | Ignition plug |
EP0287080B1 (en) * | 1987-04-16 | 1992-06-17 | Nippondenso Co., Ltd. | Spark plug for internal-combustion engine |
DE69202954T2 (en) * | 1991-10-11 | 1995-11-02 | Ngk Spark Plug Co | Spark plug. |
JP3327941B2 (en) * | 1991-10-11 | 2002-09-24 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
JP3196601B2 (en) | 1995-10-11 | 2001-08-06 | 株式会社デンソー | Method of manufacturing spark plug for internal combustion engine |
JPH09219274A (en) * | 1995-12-06 | 1997-08-19 | Denso Corp | Spark plug |
JP3000955B2 (en) * | 1996-05-13 | 2000-01-17 | 株式会社デンソー | Spark plug |
US6078129A (en) * | 1997-04-16 | 2000-06-20 | Denso Corporation | Spark plug having iridium containing noble metal chip attached via a molten bond |
JPH1197151A (en) * | 1997-09-17 | 1999-04-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Spark plug |
JP4283347B2 (en) * | 1997-11-20 | 2009-06-24 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
JP3796342B2 (en) * | 1998-01-19 | 2006-07-12 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug and manufacturing method thereof |
JP3121309B2 (en) | 1998-02-16 | 2000-12-25 | 株式会社デンソー | Spark plugs for internal combustion engines |
JP3361479B2 (en) * | 1999-04-30 | 2003-01-07 | 日本特殊陶業株式会社 | Manufacturing method of spark plug |
-
2001
- 2001-11-15 JP JP2001350443A patent/JP3702838B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-01-30 US US10/058,430 patent/US6831397B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-02-05 FR FR0201331A patent/FR2820551B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-02-07 DE DE10205075A patent/DE10205075B4/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010038467A1 (en) | 2008-10-01 | 2010-04-08 | 日本特殊陶業株式会社 | Spark plug |
US8350455B2 (en) | 2008-10-01 | 2013-01-08 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Spark plug including ground electrode having a protrusion and a hole |
US10186845B2 (en) | 2014-06-03 | 2019-01-22 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Electrode tip for spark plug, and spark plug |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20020121849A1 (en) | 2002-09-05 |
DE10205075B4 (en) | 2013-03-28 |
US6831397B2 (en) | 2004-12-14 |
FR2820551A1 (en) | 2002-08-09 |
DE10205075A1 (en) | 2002-09-12 |
FR2820551B1 (en) | 2006-12-01 |
JP2002313524A (en) | 2002-10-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3702838B2 (en) | Spark plug and manufacturing method thereof | |
JP4271379B2 (en) | Spark plug | |
JP4069826B2 (en) | Spark plug and manufacturing method thereof | |
US6406345B2 (en) | Spark plug shell having a bimetallic ground electrode, spark plug incorporating the shell, and method of making same | |
JP2002324650A (en) | Spark plug and its manufacturing method | |
JP5414896B2 (en) | Spark plug | |
JP2003197347A (en) | Spark plug and its manufacturing method | |
JP2003317896A (en) | Spark plug | |
JP2003142226A (en) | Spark plug | |
JP4438794B2 (en) | Spark plug and manufacturing method thereof | |
JP2002289321A (en) | Spark plug | |
JP4230202B2 (en) | Spark plug and manufacturing method thereof | |
JP4104459B2 (en) | Manufacturing method of spark plug | |
JP2005294272A (en) | Manufacturing method of spark plug | |
JP4295064B2 (en) | Spark plug | |
JP2005183167A (en) | Spark plug | |
JP4075137B2 (en) | Spark plug | |
JP5895056B2 (en) | Spark plug | |
JP2003529198A (en) | Spark plugs for internal combustion engines | |
JP2006173141A (en) | Spark plug | |
JP4227942B2 (en) | Spark plug | |
JP6557610B2 (en) | Spark plug | |
JP2003229231A (en) | Production method of spark plug | |
JP2003217792A (en) | Spark plug and manufacturing method of the same | |
JP2001210447A (en) | Sparking plug for internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20031211 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041124 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20041105 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20041116 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050120 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050419 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050601 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050628 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050711 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3702838 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110729 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120729 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120729 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130729 Year of fee payment: 8 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |